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DOCUMENTO DE TRABAJO

CONVERGENCIA DE CRITERIOS DE DISEÑO DELINEAS AEREAS DE ALTA TENSION

GERENCIA DE PROCESOS TECNICOS

LINEA DE NEGOCIO DE DISTRIBUCION REGIONAL

ENERO 2002

Preparada por:Subgerencia Ingeniería y Obras AT

GERENCIA PROCESOS TÉCNICOS

LNDR - CHILECTRA

Editada : 27 de septiembre de 2001Revisada : 31 de enero de 2002

Aprobada por:CERJ – Gerencia de IngenieríaCHILECTRA S.A. – Subgerencia Planif. e Ing.CODENSA S.A.E.S.P. – Gerencia de DistribuciónCOELCE – Subgerencia de IngenieríaEDELNOR S.A.A. – Gerencia TécnicaEDESUR S.A. – Dirección de Distribución

Emitida por:Subgerencia de Ingeniería yde Obras AT

GERENCIA DEPROCESOS TÉCNICOS

LÍNEA DE NEGOCIODE DIST. REGIONAL

DOCUMENTO DE TRABAJO

CONVERGENCIA DE CRITERIOS DE DISEÑODE LINEAS AEREAS DE ALTA TENSION

Línea de Negocios de CONVERGENCIA DE CRITERIOS DE DISEÑO DE LINEAS AEREAS DE ALTA TENSION

Distribución Regional Rev. Nro.1

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INDICE

1. INTRODUCCION ............................................................................................................................. 4

2. OBJETIVO......................................................................................................................................... 4

3. ALCANCE.......................................................................................................................................... 4

4. CRITERIOS GENERALES. ............................................................................................................ 5

4.1. FUNCIONALIDAD DE LAS INSTALACIONES. .................................................................................................... 5

4.2. TECNOLOGÍA.................................................................................................................................................. 5

4.3. MEDIO AMBIENTE. ......................................................................................................................................... 5

4.4. CONDICIONES DE TRABAJO............................................................................................................................ 6

4.5. CONFIABILIDAD Y COSTOS. ........................................................................................................................... 6

4.6. CUMPLIMIENTO DE NORMAS Y REGLAMENTACIONES EXISTENTES. .............................................................. 6

5. CONDICIONES METEOROLOGICAS. ....................................................................................... 7

6. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE AT. ............ 9

7. CONDUCTORES DE FASE........................................................................................................... 10

8. CABLES DE GUARDA .................................................................................................................. 10

9. AISLADORES ................................................................................................................................. 11

10. ESTRUCTURAS DE APOYO...................................................................................................... 12

11. HERRAJES .................................................................................................................................... 13

12. CONDICIONES GENERALES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO ...................................... 13

ANEXO 1. EDELNOR: CRITERIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA ............................................... 15



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1. INTRODUCCIONDurante el año 2001 se desarrollaron diferentes actividades correspondientes al Proyecto Convergencia deCriterios de Diseño de Líneas Aéreas de Alta Tensión, siendo las principales las que se indican acontinuación:

• Recopilación de información de parte de las Empresas del GRUPO ENERSIS acerca de sus diseñostípicos actualmente en uso.

• Análisis y resumen de la información recibida.

• Preparación de un Documento de Trabajo titulado “Criterios Funcionales de Diseño y Construcción deLíneas Aéreas AT”.

• Desarrollo de una Reunión Corporativa de intercambio de experiencias y análisis del Documento deTrabajo (Octubre 2001).

• Envío, por parte de las Empresas, de información adicional, según lo acordado en la ReuniónCorporativa.

El presente documento constituye la versión revisada del Documento de Trabajo inicial, en la cual se hanincorporado los acuerdos adoptados en la Reunión Corporativa de Octubre, así como también lainformación enviada por las Empresas.

2. OBJETIVO.El objetivo del presente documento es definir los criterios de diseño de las nuevas Líneas Aéreas de AltaTensión (LAAT) de las Empresas Distribuidoras del Grupo ENERSIS.

3. ALCANCE.Las conclusiones y/o recomendaciones de este documento son de aplicación obligatoria en todas las nuevasLAAT de las Empresas Distribuidoras del Grupo ENERSIS, y en las ampliaciones de líneas existentes,siempre que las condiciones particulares lo permitan.



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4. CRITERIOS GENERALES.El diseño de las LAAT se realizará aplicando en forma integrada criterios generales relacionados con lossiguientes aspectos:

ü Funcionalidad de las instalaciones

ü Tecnología

ü Medio ambiente

ü Condiciones de trabajo

ü Confiabilidad y costos

ü Cumplimiento de normas y reglamentaciones existentes

4.1. FUNCIONALIDAD DE LAS INSTALACIONES.

ü Elección de soluciones simples, con etapa inicial de construcción mínima.

ü Diseños que permitan crecer para obtener las máximas demandas en el tiempo.

ü Disposiciones físicas que permitan realizar el mantenimiento, reemplazo de elementos y ampliacionesfuturas, con el mínimo de interrupciones de servicio.

ü Para líneas críticas, disposiciones que permitan realizar el mantenimiento, reemplazo y ampliacionesaplicando técnicas de trabajos en líneas vivas.

4.2. TECNOLOGÍA.

ü Elección de materiales que garanticen elevada confiabilidad. La calidad de los materiales deberá asegurarsemediante las condiciones, criterios y exigencias señalados en las Especificaciones Corporativas, las cuales sebasarán en las pruebas exigidas en las Normas internacionales aplicables.

ü Elección de materiales que necesiten bajo o nulo mantenimiento.

ü Preferencia por materiales con características estándares, es decir, que correspondan a las líneas normales defabricación.

ü Preferencia por elementos de conexión o de acople simples, sin pernos, para realizarlos a distancia mediantepértigas.

ü Preferencia por el uso de grapas, uniones y conectores a compresión, para los conductores.

ü Previsión de instalación de cable de guarda con cable de fibra óptica, cuando se requiera.

ü Incorporación de materiales con nueva tecnología sólo cuando se tenga demostrada suficiente experiencia enlíneas en operación.

4.3. MEDIO AMBIENTE.

ü Aplicación de medidas para atenuar los efectos negativos durante la construcción.

ü Aplicación de medidas relativas a minimizar el impacto visual.

ü Aplicación de medidas para prevenir y disminuir el ruido, y atenuar el corte y poda de árboles.



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ü Desarrollo de proyectos que permitan ampliaciones con el mínimo de actividades futuras que afecten elmedio ambiente.

4.4. CONDICIONES DE TRABAJO.

ü Facilidad y seguridad para el personal durante la etapa de construcción y en las labores de mantenimiento.

ü Ausencia de obstáculos en franjas de servidumbre.

ü Identificación de las estructuras y circuitos.

ü Señalización adecuada de los riesgos eléctricos, mecánicos, etc.

4.5. CONFIABILIDAD Y COSTOS.

ü Elección de conductores, aislación, estructuras y materiales basados en la obtención de los mejores índicesconfiabilidad / inversión.

ü Elección de materiales que permitan optimizar calidad, costos y plazos de construcción.

4.6. CUMPLIMIENTO DE NORMAS Y REGLAMENTACIONES EXISTENTES.

ü Códigos eléctricos y Reglamentos de los países.

ü Normas de higiene y seguridad industrial.

ü Cumplimiento de los procedimientos de trabajo.



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5. CONDICIONES METEOROLOGICAS.Los parámetros meteorológicos y ambientales utilizados para el diseño de las LAAT en las distintasEmpresas Distribuidoras del GRUPO ENERSIS son los siguientes:

Unidad CERJ CODENSA COELCE CHILECTRA EDELNOR EDESUR

Altura sobre elnivel del mar

msnm 0 a 1.500 2.600 1.000 Normal hasta1000

Especial hasta1.500

1.000 1.000

Temperaturamínimaabsoluta

°C 5 -

Temperaturamínimapromedio

°C 10 -

Temperaturamedia anual

°C 20 16

Temperaturamáximaabsoluta

°C - -

Temperaturamáximapromedio

°C 30 -

Nivel dehumedadmáxima

% . 100 90

Nivel decontaminaciónambiental

IEC 60815 Alto

(III)

Medio

(II)

Muy alto

(IV)

Medio

(II)

Muy alto

(IV)

Medio

(II)

Nivelceráunico

días detormenta/año

30 100 15 2.5 0 40

Presiónatmosférica

mbar N.D 942 942 - 1.013,25

Velocidadmáxima delviento

km/hora 75 130

Velocidadpromedio delviento

km/hora - 30

Aceleraciónmáxima delterreno porsismos

g No seconsidera

No seconsidera

No seconsidera

No seconsidera

No seconsidera

No seconsidera



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Observaciones:

1. EDESUR indica que el área de concesión de la Compañía está en la llamada Zona C, y sus datos sonlos siguientes:

a) Tmáx = 45 °C; V = 0 (temperatura del conductor = 80 °C).

b) Tmín = -10 °C; V = 0

c) T = 15 °C; V = 130 km/h

d) Tmáx = -5 °C; V = 30 km/h

e) Tmed anual = 16 °C; V = 0



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6. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DEAT.En la Tabla siguiente se resumen las características principales de los sistemas eléctricos de Alta Tensión,existentes en las Empresas Distribuidoras del GRUPO ENERSIS.

CARACTERISTICA CERJ CODENSA COELCE CHILECTRA EDELNOR EDESUR

Frecuencia (Hz) 60 60 60 50 60 50

Voltaje nominal del sistema (kV) - - - - - -

AT1 - 230 230 220 220 220

AT2 138 115 - 110 - 132

AT3 69 - 69 66 60 -

Nivel cortocircuito simétrico (kA) - - - - - -

AT1 - 40 40 40 25 40

AT2 20 31,5 - 40 - 31,5

AT3 20 - 20 25 25/31,5 -

Nivel Aislamiento Um/Uf/Ui(kV)

- - - - - -

AT1 - 245/530/850 245/460/1050 245/460/1050 245/460/1050 245/395/950

AT2 145/275/650 123/230/550 - 123/230/550 - 145/230/550

AT3 72,5/140/350 - 72,5/140/350 72,5/140/350 72,5/140/325 -

Conexión Transformador AT/MT Dyn1 YNyn0(d1) Dyn1 Dyn1 YNd11;YNd5 YNyn0

Conexión neutro Aterrizadosólidamente

Aterrizadosólidamente

Aterrizadosólidamente ocon resistencia

Aterrizadosólidamente o con

resistencia

AT: Aterrizadosólidamente

MT: neutroaislado

Aterrizadosólidamente

Observaciones:

1. En los datos de Nivel de Aislamiento, el significado de las variables es el siguiente:

Um: voltaje máximo del equipo (kVef)

Uf: voltaje soportado de frecuencia industrial (kVef)

Ui: voltaje soportado de impulso de rayo (kVcresta)

2. Para CODENSA, los niveles indicados de Ui son los requeridos a 2.600 metros sobre el nivel del mar.

3. Para COELCE, el nivel de 230 kV corresponde a puntos de interconexión con la empresa generadoraCompanhia Hidro Elétrica do São Francisco.

4. Para CHILECTRA, el nivel de 66 kV corresponde a un sector reducido de la Empresa Río Maipo.



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7. CONDUCTORES DE FASELos conductores normalizados para ser usados en las fases de las LAAT son los que se indican en lasiguiente Tabla. Sus características más específicas están contenidas en la Especificación Corporativa E –LT – 001 “Conductores desnudos para líneas aéreas de alta tensión”.

Tipo Seccióntransversal

N° dehilos

Diámetrode loshilos

Diámetrodel

conductor

Masanominal

Carga derupturamínima

Capacidadcorriente

Resistencianominalmáxima

mm² mm mm kg/km kg A ohms/km

AAAC 200 19 3,66 18,3 0,164

AAAC 304 37 3,23 22,60 860 9331 540 0,108

AAAC 405 37 3,73 26,14 0,081

AAAC 491 61 3,2 29,20 1406 15076 860 0,067

AAAC 630 37 4,66 32,60 0,052

8. CABLES DE GUARDALos cables de guarda normalizados para uso en las LAAT son :

Cable deguarda

Tipo Clase Seccióntransversal

Formación Diámetronominal

Masanominal

Carga deruptura

mm2 Hilos mm kg/km kN

AceroGalvanizado

3/8” EHS 51,08 7 9,14 406 71,2

Fibra óptica OPGW - - - - - -

Nota: Las filiales COELCE y EDELNOR no utilizan cable de guarda en sus líneas.



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9. AISLADORESLos aisladores normalizados para las LAAT están definidos en la Especificación Corporativa E – LT – 002:“Aisladores poliméricos para líneas aéreas de alta tensión”.

Se agrupan según se señala en la siguiente Tabla:

GRUPO Voltaje nominal (kV)

Voltaje soportado tipoimpulso de rayo (kV)

Voltaje soportado afrecuencia industrial bajo

lluvia (kV)

I 60, 69 325, 350 140

II 110, 115, 132, 138 550 230

III 220, 230 950 395

III 220, 230 1.050 460

Los diferentes tipos de aisladores poliméricos normalizados son los siguientes:

Denominación Grupo

Tensión máselevada

(kV)

Carga mecánicanominal mínima

(kN)

Distancia de fugamínima

(mm)

Longitudmáxima

(mm)

CS 120 S16B16 I 72.5 120 2.000 730

CS 120 S16B16 I 72.5 120 2.330 850

CS 120 S16B16 I 72.5 120 2.330 1.000

CS 120 S16B16 II 145 120 2.900 1.314

CS 120 S16B16 II 145 120 2.900 1.500

CS 120 S16B16 II 145 120 4.148 1.314

CS 210 S20B20 II 145 210 2.900 1.314

CS 120 S16B16 III 245 120 5.320 2.044

CS 210 S20B20 III 245 210 5.320 2.044

CS 120 S16B16 III 245 120 7.815 3.000



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10. ESTRUCTURAS DE APOYOLos tipos de estructuras utilizadas actualmente por las Empresas son:

1. Metálicas de celosía.

Este tipo de estructuras son usadas por todas las filiales, excepto COELCE .

2. Postes metálicos

Este tipo de estructuras son usadas por todas las filiales, excepto COELCE (en 69 kV) y CERJ (en 138kV).

3. Postes de hormigón

Son usados por CERJ (en 69 kV), COELCE (en 69 kV), CODENSA (en 115 kV) y EDESUR (en 132kV).

4. Postes de madera.

Sólo son usados por EDELNOR en líneas rurales de 60 kV.

En cuanto a la función cumplida dentro de la línea debido a su ángulo de desviación (α), las estructurasdeberían clasificarse de la siguiente forma:

Ø Suspensión α entre 0 y 3° ó 5°

Ø Suspensión/Anclaje α entre 0 y 15°

Ø Anclaje (Retención) α entre 0 y 30°

Ø Anclaje (Retención) α entre 0 y 60°

Ø Terminal / Remate α entre 0 y 90°

Nota:

Las Empresas deberán enviar los antecedentes de los diferentes tipos de estructuras utilizadas en sus últimosdiseños.

La información debe incluir:

Ø Estructuras de suspensión, anclaje (retención), terminal (remate)

Ø Hipótesis de carga del conductor

Ø Hipótesis de carga de las estructuras

Ø Factores de seguridad aplicados

Ø Siluetas de las estructuras con distancias relevantes y árboles de carga para condiciones normales yde emergencia (o anormales)

Con la información reunida, se procederá a estudiar las similitudes y diferencias, para proponer los gradosde estandarización que se estimen convenientes.



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11. HERRAJESEn la Especificación Corporativa E – LT – 005 “Herrajes para Líneas Aéreas de Alta Tensión”, los herrajesse han normalizado desde el punto de vista de sus principales características constructivas, de las normasaplicables y las pruebas exigidas para su aceptación.

Los tipos de herrajes usados están condicionados principalmente al tipo de conductor y a la función quecumplen.

Considerando los aspectos de conductores, estructuras y tipo de aislación definidos o por definir para losdiversos tipos de líneas aéreas, deberá revisarse el tipo de herraje.

Los aspectos adicionales a aplicar tienen relación con:

la necesidad de garantizar una adecuada calidad,

y la definición de tipos de herrajes que permitan realizar trabajos con líneas energizadas, facilitando sumanipulación.

12. CONDICIONES GENERALES A CONSIDERAR EN EL DISEÑOPara unificar en lo posible la forma constructiva de las instalaciones en los diferentes niveles de tensión, sehan definido los siguientes criterios funcionales de diseño:

Niveles de tensión

220-230 kV

110 – 115 – 132- 138 kV

60 – 69kV

Tipo de la línea

Rural - Urbana

Tipo de configuración

Simple o doble circuito

Cantidad de conductores por fase

Uno, dos o más conductores por fase

Capacidad de operación

Capacidad de la línea en condiciones normales

Capacidad de la línea en condiciones de emergencia

Estructuras de apoyo

Para las estructuras de apoyo de las líneas, se proponen las siguientes variantes:

Ø Estructuras de celosía, tipo ancha, para 2 circuitos

Ø Estructuras de celosía, tipo angosta, para 2 circuitos

Ø Postes metálicos para 2 circuitos

Ø Postes de hormigón para 2 circuitos



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Ø Postes de madera para 1 circuito

Resistencia de puesta a tierra

El valor máximo de la resistencia de puesta a tierra en las estructuras de AT es de 20 Ohm, sinconsiderar el cable de guarda. También se podrán definir valores máximos menores, de acuerdo a lascondiciones particulares de cada Empresa..

EDESUR solicita 5 ohm (valor fácil de alcanzar en sus terrenos).

Facilidad de mantenimiento

Se debe considerar la posibilidad de hacer reparaciones con líneas vivas.

Crucetas

Se requieren antecedentes de las Filiales para definir:

Fundaciones o cimentaciones

Se requieren antecedentes de las Filiales para definir.

EDESUR utiliza fundación de hormigón, calculada por el método de Sulzberger, o fundación conpilotes, según los resultados del estudio de suelos.

Aisladores Post Line

Se requieren antecedentes de las Filiales para definir



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ANEXO 1. EDELNOR: CRITERIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA

1. HIPÓTESIS PARA EL CÁLCULO MECÁNICO

1ª Hipótesis: EDS (Tensión de cada día)

Temperatura 20°C

Velocidad del viento nulo

2ª Hipótesis: Máximo esfuerzo

Temperatura 5°C

Velocidad del viento 75 km/h

3ª Hipótesis: Flecha máxima

Temperatura 60°C

Velocidad del viento nula

4ª Hipótesis: Oscilación de la cadena

Temperatura 20°C

Velocidad del viento 37,5 km/h

5ª Hipótesis: Temperatura mínima

Temperatura 5°C

Velocidad del viento nula

2. FACTORES DE SEGURIDAD

Los factores de seguridad empleados en el diseño son las siguientes:

2.1 Estructura de madera

Hipótesis normal 3

Hipótesis excepcional 2

2.2 Estructuras Metálicas

Hipótesis normal 2,5

Hipótesis excepcional 1,5



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2.3 Aisladores

Hipótesis normal 3


2.4 Accesorios

Hipótesis normal 3


2.5 Retenidas

Hipótesis normal 3

2.6 Cimentaciones

Estabilidad de la fundación al volteo o arranque

Hipótesis normal 2,5

Hipótesis excepcional 1,3

2.7 Cálculo del creep

El cálculo considera un tiempo total de 20 años (175 320 horas).

La interpretación de las condiciones de las hipótesis mencionadas son las siguientes.

Hipótesis normal

• Cuando todos los elementos se encuentran íntegros y trabajan en condiciones nominales.

Hipótesis excepcional

• Cuando se considera la rotura de un conductor a mínima temperatura sin viento.



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ANEXO 2. CERJ:- ESTRUCTURAS - DIAGRAMAS DE ESFUERZOS



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